Prototypen und Kleinserien doch lieber mit Spritzguss?

Trotz aller Fortschritte der Additiven Fertigung bleibt für Barlog der Spritzguss eine interessante Lösung zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien.

Additive Fertigungsverfahren werden zwar immer smarter, doch für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien bleibt der Spritzguss dennoch oft eine Alternative – auch dank eines breiten Spektrums an etablierten, darauf spezialisierten Dienstleistungen und Messtechniken. Denn sie bringen Prototypen näher an die Serie und machen sogar bereits laufende Prozesse zukunftssicher, so die Erfahrung von Barlog, einer der führenden Entwicklungsdienstleister für Kunststoffverarbeiter.

Auf der Formnext nimmt Barlog Plastics deshalb unter der Leitlinie „Von der Idee bis zur Serie“ aktuelle Markt-Tendenzen auf und fokussiert sich neben den Schwerpunkten Artikelentwicklung und Prototypenbau für den Spritzguss verstärkt auch auf Aspekte, die der Umweltschutzgedanke der Branche heute abverlangt: Stichworte sind agiles Design for Manufacturing, unter anderem mit digitalen Zwillingen, und die Ermittlung von Materialdaten – auch von recycelten Kunststoffen – für die Simulation. Hinzu kommen Fähigkeitsanalysen im Bereich der Qualitätssicherung auch für externe Kunden, zum Beispiel per CT-Analyse von Formteilen: So lassen sich auch bereits laufende Spritzguss-Prozesse stetig weiter verbessern, erklärt Barlog.

Ziel dieses umfassenden Gesamtpakets ist, die Wirtschaftlichkeit der Kunststoff-Verarbeitung weiter zu steigern und Ausschuss und damit unnötige Abfälle und CO₂-Emissionen zu verringern; eine höhere Teilequalität steht zudem für eine höhere Lebensdauer – und damit Müllvermeidung – bei gleichzeitig gesteigerter Wertschöpfung.

Wie Barlog betont, zeigt sich, dass der Spritzguss dem 3D-Druck bei kleineren und mittleren Losgrößen auch wirtschaftlich durchaus Konkurrenz machen kann – dabei aber auf Grund uneingeschränkter Materialwahl und Entwicklungs- sowie fertigungsbegleitender Technologien flexibler und näher am Anwender ist.

„Die Formnext gilt als eine der führenden Branchenplattformen für die additive Fertigung“, sagt Frank Barlog, gemeinsam mit seinem Bruder Peter Barlog Geschäftsführer der Barlog Plastics GmbH. „Selbstverständlich sind wir als Kunststoff-Profis auch hier zuhause und bieten unseren Kunden auf Wunsch auch den 3D-Druck nicht nur von Prototypen als Dienstleistung an. Wir haben sogar einige Erfahrungen mit gedruckten Spritzguss-Werkzeugen gesammelt. In den vergangenen Jahren hat sich jedoch auch die Produktentwicklung für den Spritzguss weiterentwickelt. Wer auf diese Technologie setzt, kann heute auf ein hochinteressantes Serviceangebot zurückgreifen.“

Das beginnt beim sogenannten „Rapid Tooling“, das es Barlog-Plastics-Kunden erlaubt, im Idealfall bereits nach wenigen Tagen erste Produktmuster in Händen zu halten, die in ihren Materialeigenschaften bereits weitgehend den späteren Serienprodukten entsprechen. Verantwortlich für dieses Tempo sind unter anderem der Einsatz von CNC-gefrästen Aluminium- statt Stahlwerkzeugen und die enge Zusammenarbeit mit den Material-Experten des Unternehmens.

In jüngerer Zeit wurden diese Kompetenzen bei Barlog Plastics erheblich ausgebaut: „So haben wir unsere Expertise in der Qualifizierung von Recyclingwerkstoffen für den Spritzguss-Einsatz verbessert“, versichert Frank Barlog. „Wir ermitteln für unsere Kunden die Materialdaten auch von recycelten, nachhaltigen PEEK, PA12, PPS, PC/ABS und PET-Compounds – die wir auch faserverstärkt oder mineralgefüllt sowie für Lebensmittelanwendungen geeignet anbieten. Ergänzt wird dies durch kompetente Simulation ihres Fließverhaltens im Werkzeug und ihres späteren mechanischen oder thermischen Verhaltens in der Anwendung. Unser Service beginnt praktisch beim Granulatkorn – und das alles aus einer Hand, zeitsparend und unter Nutzung aller nötigen Kompetenzen in einem Haus, das sowohl Werkstoff- als auch Simulationsexpertise vereint.“

„Neu hinzugekommen ist, dass wir unsere jahrzehntelange Erfahrung nun auch für das sogenannte Design for Manufacturing zugespitzt haben“, so Frank Barlog. „Das bedeutet, dass wir schon bei der ‚Geburt‘ eines Formteils im Rechner seine Serienproduktion im Kopf haben – und zwar mit Hilfe digitaler Zwillinge, also noch vor der Fertigung der ersten Prototypen. Ausgehend von CAD-Daten des Kunden versuchen wir, das Produkt nach und nach weiter zu verbessern – lange bevor der Kunde den ersten Prototypen in Händen hält. Selbstverständlich werden die Entwicklungsschritte für den Kunden dokumentiert. Anschließend begleiten wir den Produktionsprozess auf Wunsch gerne mit der vollen Unterstützung unserer Messtechnik und Simulationskompetenz weiter bis zur Serie.“ Für seine besonderen Leistungen wurde Barlog sogar vor kurzem als einer der zehn besten Prototypenbauer Europas ausgezeichnet.

Wichtig in diesem Zusammenhang sei, dass die Artikelentwicklung bereits von Anfang an sehr eng mit den entsprechenden Abteilungen des Kunden verzahnt werde. Ein iterativer Prozess aus Konstruktion und Simulation stelle dabei immer die besten Ergebnisse sicher. „Unser agiles Projektmanagement ist etwas völlig anderes als die bislang übliche lineare ‚Wasserfall‘-Lösung, bei der lediglich ein Entwicklungsauftrag vergeben und der Kunde danach mit den Ergebnissen allein gelassen wird.“

Barlog Plastics wirft dabei nicht nur sein umfassendes Kunststoff-Know-how in die Waagschale, sondern auch ein breites Spektrum an Messtechnik – mit Kunststoff- und Prozesskompetenz. Das Spektrum des Möglichen beinhaltet CT- (Computertomographie) und Streifenlicht-Analysen der Formteile: Sie helfen, aus den „durchleuchteten“ Produkten Rückschlüsse auf den Fertigungsprozess zu ziehen und diesen gegebenenfalls zu verbessern.

Sehr wichtig ist Frank Barlog, dass diese Technologien auch aushäusigen Kunden zur Verfügung stehen, die bereits einen eigenen Fertigungsprozess etabliert haben, diesen aber weiter verbessern wollen oder Schwachstellen identifizieren müssen. Zum Beispiel, um eine hohe Formteilqualität auch über einige tausend Zyklen sicherzustellen und hohen Anforderungen an das Formteil auch langfristig gerecht zu werden. „Wir können durch unsere Highend-Messtechnik Probleme identifizieren, die einen Prozess unnötig fehleranfällig oder instabil machen. Oft reichen bereits kleine Anpassungen, zum Beispiel in der Temperaturführung oder im Blick auf die Einspritzdrücke, dass der Fertigungsprozess langfristig stabiler läuft und im Toleranzband bleibt.“

Additive Fertigungsverfahren müssen auf derartige „Gimmicks“ und Qualifizierungsmöglichkeiten Prinzip bedingt noch verzichten. „Wenn es um hochwertige Produkte für anspruchsvolle, gleichwohl wirtschaftliche und umweltfreundliche Anwendungen geht, sollte man den Spritzguss also durchaus weiter in die engere Wahl ziehen“, so Frank Barlog. „Für dieses Verfahren sprechen eine ganze Reihe von Optionen, die die Entwicklungsarbeit erleichtern und die Produkte auch im Blick auf langfristige Anforderungen wie etwa ihre Recyclingfähigkeit besser machen.“

gk